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水锤的计算,请教一个流体力学的问题

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发表于 2014-3-12 19:22:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位社友晚上好:" J* F$ W! k# Q) @' y

9 ]6 R) S: f5 Y, e* X请教一个流体力学问题,水锤的计算。本人流体还未算入门,对于短管而言,水锤计算考虑间接水击作用,需要考虑水和管道的压缩变形影响。如果对于特别短的管,如果采用铜管,是不是可以把水考虑成为不可压缩的,铜管考虑成为刚性的,直接利用冲量定理来进行计算呢?比如说10m的管子。- y" w, l1 D, V5 A* @

点评

不好意思,最近特别忙,你可以看看高压水射流技术工程这本书  发表于 2014-3-19 21:36
各位大侠啊,能不能把我的喷砂机的喷头的理论计算问题解解啊?http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=352527&page=1#pid2734178,  发表于 2014-3-17 22:16
不读书肯定不行,即使能做一些事,也是边缘,实际做事,会知道自己读的书应该怎么理解,有所谓的懂了,变成接受,真正的成为自己的东西  发表于 2014-3-13 18:55
我书柜里,流体力学与空气动力学两本书,翻的很烂了,大学课本,我所有大学的课本现在都在,  发表于 2014-3-13 18:55
有一点不理解,现在好多学生不知道是怎么回事,把吃饭的家伙全卖了。这些基础的书很重要的,我基本十块钱一本收购的,很经典的版本  发表于 2014-3-13 18:52
压缩流动,压力波传递这些东西,要读一辈子,都不能彻底理解,太深了,我写有些压力模型,调试的时候就会有突然状况,就必须马上停下来,再读经典理论,找问题的实质,那种说不读书作大事儿的,我从来不信  发表于 2014-3-13 18:52
我这里,基础的书籍都自己买,我上学时候学流体力学,空气动力学,以后一直在学,总是有类似项目,你以后会玩到流体的控制,而玩流体控制,要对压缩流动非常熟悉,就是脑袋里有一个‘软模型’,否则无法编程,  发表于 2014-3-13 18:49
嗯,学基础的东西要有耐心,习惯看纸质的书,明天下班去大学门口的旧书店买几本回来,比去新华书店要好,都是经典的版本,新华书店的书功利性太强,很多是速成的  发表于 2014-3-13 18:45
很赞同大侠的观点,要能把数学的公式用物理的思维理解了才行,仅仅看推导是收效不大的  发表于 2014-3-13 18:43
假如筒子足够长,液体足够质量,就会在里面产生‘高压缩’,形成‘横向激波’当某区域激波足够的条件下,流动就停止了,未必会对下游再有冲击了,压缩流动对数学要求很高,捎带可以复习数学,很奇妙的,甭着急  发表于 2014-3-13 18:43
玩‘可压缩流动’,就是要心静,慢慢琢磨道理,再看推导过程,不能硬看公式,把问题逐步简化,去掉影响小的因素,比如你想你那个筒子是纸的,稍微冲击就破坏了,稳态变化很小,而假如那个筒子是‘坚不可摧的’  发表于 2014-3-13 18:39
谢谢大侠提醒,先离散化,建立微分方程,最主要还是要理解哪些因素是主要的  发表于 2014-3-13 18:06
真正解这个,管道里面不仅有纵向压力波,还有横向压力波,这是矢量关系,其破坏行为,不仅是纵波导致的,也可能是横波,这个与几何尺寸还有关系,阀关的越快,冲击也越大,计算时,必须简化许多东西,这是经验  发表于 2014-3-13 17:39
以前我给人家讲过这个,因为液体这东西不直观,你简单化想这个,把‘液体柱’切成无数的薄片,后面的薄片推动前面的薄片,当前面被‘制止’了,后面的继续推动前面的产生‘压缩效应’,其以压力波传播,解的是这个  发表于 2014-3-13 17:36
是的 ,要在看完推导过程之后才会觉得真正明白  发表于 2014-3-13 17:31
核心问题就是稳态转非稳态,稳态下,有一个能量,这个是具体的东西,在关断或高阻力下,能量转化为冲击,因为可压缩性,内部形成震荡冲击波,这个最大值,就是那个最大的瞬间冲击力,可以是叠加的波形,就这了  发表于 2014-3-13 17:16
谢谢998大侠,我相当于在一根流动的管道里面塞进去一个比管径略小的柱体,并不能完全关断水流,所以我必须要弄明白水锤的基本推导过程,而不是直接利用公式。大侠的回复也表明水锤在不同的工况下计算简化是不同的  发表于 2014-3-13 15:30
大虾,你要简化这个问题,水锤计算,一大堆分支,比如‘流不满’问题,这个是大冲击波的,高刚性管要考虑水的压缩性,水被压缩,形成‘弹簧’,导致‘震荡波传递’,短管,快关类型,基本按能量计算误差就很小  发表于 2014-3-13 12:00

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 楼主| 发表于 2014-3-13 09:01:17 | 显示全部楼层
湍急流云 发表于 2014-3-13 02:17 . n! z' t3 N0 x2 {; ?, {
个人认为,这个结构分析的时候应该分开来看。水锤作用是一种激波作用,真正的危害是首波冲击,一旦首波冲击 ...

. v  G/ c) }' S' S% r' E谢谢帮助!我还有一些疑问,水锤计算公式表明,冲击波是主要危害。通常长管考虑水锤作用,在计算时,里面并没有管长一项。而我考虑的是短管的封堵。封堵需要一定的时间,而且大于冲击波多次来回整荡时间,冲击波的作用应该不大。这时候考虑封堵力时,是否主要按照冲量作用考虑?本人非流体出身,若有考虑偏差,还望见谅。

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能不能分享一份或者各位发一份  发表于 2018-11-8 13:08
我也是这么想的  发表于 2014-3-15 08:14
如果是这种情况,为什么我感觉这个问题只有在初始放入的时候是水锤(甚至是间接水锤)呢  发表于 2014-3-14 23:49
我计算的管道是非完全封堵。相当于在管道内塞进一个直径接近管道内径的探头,这个探头一直往前走,直到走完管道  发表于 2014-3-14 08:46
啊,抱歉,更正下,直接水锤多数是计算长管的。  发表于 2014-3-13 22:40
比如你的关闭时间是1秒,101的管径,5个的壁厚,清水中波速大约在38Km/h,所以至少是大于70km长的管线你才要按长管计算。需要直接水锤计算的话,就去找那本书,找不到我扫给你。  发表于 2014-3-13 22:32
当关闭时间TV<2L/a时,即关闭时间小于两倍长度除以波速时间时,按照直接水锤计算锤压。而一般波速很大(除非你管径相当大),所以,一般不过千米的管子都在直接水锤范围。  发表于 2014-3-13 22:30
去看我提供的那本书吧,如果找不到,我扫描一下发给你相关的部分。你的封堵时间跟波速和管长相关。波速通过液体体积弹模和管材弹模、液体密度、管径、壁厚计算得出。  发表于 2014-3-13 22:26
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发表于 2014-3-12 19:56:42 | 显示全部楼层
博士的问题帮忙顶。
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发表于 2014-3-12 20:09:56 | 显示全部楼层
帮顶!
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发表于 2014-3-12 22:34:33 | 显示全部楼层
只能帮顶,不懂流体学。
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发表于 2014-3-12 23:44:43 | 显示全部楼层
先百度了一下,找了一下相关信息。2 o% c8 Y, z, X- i* R/ ^7 V
水锤的破坏力与水当时的动量有关,符合冲量定理。Ft=mV,即作用在阀门或管道上的压力X作用时间=水的质量X水的流速。/ I* G" n* m& R) q
( I! Y- u$ R3 @& p& _
对于楼主的问题,同意楼主的看法,液体可以被视为不可压缩,管壁可以被视为刚性。/ b; g3 r; f( y, ]. H) U8 K
如果将管壁视为可以膨胀,则即使膨胀,靠微小的膨胀依然无法消除大量的撞击能量,所以膨胀的微小部分可以忽略,应该是通过震动来使能量抵消。至少我学过的流体力学课程,以及书店里读过的流体力学书,都没有明确提到这一点。以上是俺的个人理解。仅供参考。7 p. G3 L7 {) [" U: g+ J( {9 }
" Y' S2 S% j2 |2 L0 S& q, ~+ w

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公司不能翻墙,易出事  发表于 2014-3-13 18:58
翻墙,goagent.  发表于 2014-3-13 18:07
维基百科确实要比百度百科好用  发表于 2014-3-13 15:24
Pardon ! 零侠  发表于 2014-3-13 10:17
同意零下推崇的 维基百科,概念性的东西上面介绍的还是很专业的。百度让广告给糟蹋了  发表于 2014-3-13 10:16
零点大侠,我朝之内,好像谷姐不好用,老是有一个神秘部门找不到(404 was not found)  发表于 2014-3-13 09:03
子子大侠身在日本,当果断抛弃度娘改投谷哥,哈哈。找资料多去维基吧,要好很多。  发表于 2014-3-13 02:21

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胡司令 + 2 问题描述清楚,显得很专业!
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 楼主| 发表于 2014-3-13 00:11:26 | 显示全部楼层
子子61961 发表于 2014-3-12 23:44 & M: f5 f& t# n+ ?- v
先百度了一下,找了一下相关信息。4 f/ A5 m( f+ P% d) Z' b
水锤的破坏力与水当时的动量有关,符合冲量定理。Ft=mV,即作用在阀门或 ...

& A6 G" v1 ~4 e5 c' n6 B多谢大侠和各位社友的支持,从学校出来时间长了,数学比以前生疏了,对自己的判断,从数学上进行分析担心犯错,故请各位社友帮忙,以消除心中疑惑,个人也在思考中。% f. ~3 o) H# M/ r

( T% h/ Y) X' G  L! P' ~" g
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发表于 2014-3-13 02:17:48 | 显示全部楼层
个人认为,这个结构分析的时候应该分开来看。水锤作用是一种激波作用,真正的危害是首波冲击,一旦首波冲击过去,就会成阻尼波形削弱,3波之后压力增量就很小了。因此,在考虑管路强度的时候,应当考核的是首波承载能力,即,管路无变形状态下的首次冲击承载。一旦变形,就意味着冲击能量被吸收,也便失去了校核的意义。所以,应当按照无变形考虑。
, p8 p: Y4 U: @# ~, I" B按照文献所说,如果不考虑不稳定摩阻影响,可近似按照 液体密度 x 液体中音速 x 液体流速改变量。' d1 z3 b6 R. O( H
或者使用链接中的偏倒微分方程进行计算。  @8 a+ n* ]# A7 t, e6 N; J: S- p& O
唉,等级不够,链接发不出来。

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发表于 2014-3-13 02:19:00 | 显示全部楼层
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E9%8C%98%E4%BD%9C%E7%94%A8+ K; ]. J6 F) ]5 b3 X
看看这个吧.

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 楼主| 发表于 2014-3-13 09:16:15 | 显示全部楼层
哪位大虾能够推荐一本书,我想买一本看看

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谢谢零点大侠,我找一下看看,昨天买了两本水射流的书,花了我80大洋  发表于 2014-3-14 08:44
找一本《石油化工管道设计手册》,847页有相关计算。  发表于 2014-3-13 22:20
谢谢大侠,我先把水锤的计算推导过程看一遍,这样才能明白我遇到的问题哪方面的影响因素最重要  发表于 2014-3-13 15:23
水锤属于典型液压问题,但其危害最大的是在石化工业,尤其是‘长输系统’,大虾可以找石油化工类书籍看看,那里面有些分析计算也比较好,这类东西,很复杂,严重依赖‘模型与样本’,考虑‘液体震荡问题’  发表于 2014-3-13 12:13
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